本发明涉及金属材料塑性成形,具体涉及一种基于微观组织的金属微结构应变获取方法。
背景技术:
1、塑性成形金属微结构器件内部应变的大小,不仅对其成形后的力学性能、结构的稳定性和可靠性有重要影响,而且对其导电性能、导热性能和耐腐蚀性能等均有十分显著的影响。准确分析金属微结构器件内部的应变大小,可为其材料选取、结构设计、工艺参数优化、产品性能和寿命设计提供基础理论依据。
2、目前,由于金属微结构器件通常具有尺寸微小、形状结构较为复杂等特点。同时,塑性成形金属微结构器件内部应变一般呈现非均匀分布和非线性变化等特点,导致现有的应变测量方法及测试设备难以对其进行准确测量。此外,金属微结构应变的直接测量对设备分辨率、运动精度、测试精度和数据处理能力等方面都要求极高,因而研究开发相应的微应变测量系统难度大、成本高、准确性和可靠性较低。
3、因此,如何克服现有应变测量方法的不足,实现金属微结构器件内部应变大小的计算分析,进而为其材料选取、结构和寿命设计等提供基础理论依据,成为了本领域技术人员亟待解决的一个难题。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种基于微观组织的金属微结构应变获取方法,它基于变形金属内部晶粒取向和/或特征晶界等微观组织的变化规律,构建变形金属材料应变计算模型,能够实现塑性成形微结构金属器件内部应变大小准确有效的计算分析。
2、为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种基于微观组织的金属微结构应变获取方法,包括:
3、步骤s1,制备成形前金属坯料的多个力学性能测试试样;
4、步骤s2,将各个力学性能测试试样制备成具有不同应变大小的金属坯料预变形试样;
5、步骤s3,采用背散射电子衍射技术,检测分析各个金属坯料预变形试样的晶体学特征;其中,晶体学特征包括晶粒取向和/或特征晶界比例;
6、步骤s4,根据不同应变大小的金属坯料预变形试样的晶体学特征,建立变形金属晶体学特征随应变变化的理论计算模型;
7、步骤s5,采用背散射电子衍射技术,检测分析待测试塑性成形金属微结构器件不同区域内的晶体学特征;
8、步骤s6,基于待测试塑性成形金属微结构器件不同区域的晶体学特征,采用理论计算模型,计算分析待测试成形金属微结构不同区域内的应变大小。
9、进一步,步骤s1中所制备的力学性能测试试样的种类,包括拉伸、压缩和弯曲中的至少一种。
10、进一步,步骤s2中,在力学性能测试试样的金属材料具有各向异性的情况下,根据金属材料的塑性成形方向制备力学性能测试试样。
11、进一步,步骤s2中,采用万能拉伸试验机制备金属坯料预变形试样。
12、进一步,采用背散射电子衍射时,对于柱状或块状的金属坯料预变形试样以及塑性成形金属微结构器件,选取与变形方向平行的截面或平面作为观测面;对于板带材料制备的金属坯料预变形试样以及塑性成形金属微结构器件,选取与变形方向垂直的截面作为观测面;且观测面无应力层。
13、进一步,步骤s3和步骤s5中,在进行背散射电子衍射的过程中,基于金属材料实际晶粒大小和微观组织结构特征,设置扫描区域、扫描步长、电子束束流强度、加速电压、工作距离和衍射角度。
14、进一步,步骤s4中所建立的理论计算模型采用boltzmann模型。
15、采用上述技术方案后,本发明充分利用金属微结构器件在变形过程中晶粒取向和特征晶界等微观组织结构与应变之间的关系,基于变形金属内部晶粒取向和/或特征晶界等微观组织的变化规律,构建变形金属材料应变计算模型,能够实现尺寸微小、形状结构较为复杂的塑性成形微结构金属器件内部应变大小准确有效的计算分析,进而为金属微结构器件材料选取、结构和寿命设计等提供基础理论依据,在新能源、微电子、生物医学、石油化工和航空航天等领域中具有广泛应用。
1.一种基于微观组织的金属微结构应变获取方法,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的基于微观组织的金属微结构应变获取方法,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的基于微观组织的金属微结构应变获取方法,其特征在于,
4.根据权利要求1所述的基于微观组织的金属微结构应变获取方法,其特征在于,
5.根据权利要求1所述的基于微观组织的金属微结构应变获取方法,其特征在于,
6.根据权利要求5所述的基于微观组织的金属微结构应变获取方法,其特征在于,
7.根据权利要求1所述的基于微观组织的金属微结构应变获取方法,其特征在于,